林火管理中气象要素预报问题

森林火灾的发生一般来说是由死的细小可燃物引燃的,细小可燃物的含水率愈低,就越容易点燃,林火就越容易发生。死的细小可燃物的含水率主要取决于气象要素的变化程度。气象要素随时间和空间变化很快,其变化程度综合地影响着林内的枯枝落叶、枯立木、风倒木、采伐剩余物及林缘的草类、灌木等的干湿程度。对林火发生发展有关的气象要素中,气温、湿度、降水和风这四个要素对林火的影响最为明显,这四个气象要素在火险等级预     

森林火灾中烟气流动与传热特性研究

考虑山坡的斜度、风速、烟气的流动方向与水平面夹角变化等因素 ,计算了烟气所能蔓延到的区域。同时 ,计算了烟气羽流各截面的质量流量和热流密度。此外 ,还计算了林木表面与烟气换热的热流密度和总换热量。在此基础上分析了山坡斜度和风速对烟气运动的影响 ,从而对林火的蔓延发展进行分析和预测。     

国境线上筑起“黑色长城”

内蒙古阿尔山林业局与蒙古人民共和国有83km的边界线，为有效堵截蒙古国草原火的侵入，在9月15日秋季防火期到来之前，阿尔山林业局抓紧时间在国境线上开设机耕防火隔离带，使国境线防火隔离带平均宽度达到100m，重点险段拓宽至300m，筑起了一道“黑色长城”。同时，为防止家火上山和林火蔓延，阿尔山林业局还开设了城镇、村屯防火隔离带、林缘防火隔离带。积极预防森林火灾的发生。     

压岗林带改造为阻火林带的方法探讨

1996年春季,抚顺市承担了省营造生物防火林带试点工作。在对天然阻隔网调查时发现,我市75%以上的龙岗、余脉、支脉山顶部覆盖着带状阔叶林木(俗称压岗树)。有的林班甚至小班界都留有宽度不等的阔叶林带。查阅我市50年森林火灾档案,燃烧森林面积在50hm2以上的10余起森林火灾中,压岗林带发挥了阻隔林火快速蔓延的重要作用。1压岗林带符合阻火林带的要求20世纪70年代前,延用前苏联森林经理模式,皆伐(剃光头)时,在山脊两侧各留25m宽的压岗林带。一是森林天然更新起母树林作用;二是预防水土流失。据调查,我市压岗林带总长1837km。其中,主岗压岗林…     

基于计算机模拟模型的林木冠层太阳短波辐射定量分析方法

【目的】定量模拟和刻画林木冠层太阳短波辐射的分布和截获情况,于时空变换下反演太阳短波辐射在不同林木冠层内的辐射通量变化,为林木培育经营和提质增效提供理论依据。【方法】首先,以公共数据集和真实扫描的校园内林木激光点云数据为例,结合设计的机器视觉算法,对林木激光点云进行枝叶分离和单叶分割,并用合适大小的椭圆形和圆柱体几何单元分别拟合每片叶片和骨架,开展林木真实模型重建;其次,运用计算机图形学方法,结合研究地点的经纬度和时刻,模拟太阳入射光线,并引入物理学的双向反射和透射分布函数及蒙特卡洛光线追踪算法,开展反射和透射光线与冠层内叶片的碰撞模拟;最后,根据仪器测量得到的不同树种叶片平均粗糙度和折射率,结合光线追踪算法,实现林木冠层内短波辐射分布计算和木林冠层光截获效率评估。【结果】利用本研究方法计算时空变换下不同树种(芒果、橡胶、紫薇、樱花)4株树冠及一片香樟树林的直射、反射和透射太阳辐射通量,其中直射辐射通量占比约86%、反射辐射通量占比约5%、透射辐射通量占比约9%。叶面积指数高的树冠会拦截更多直射和透射光线;在太阳高度角较小时刻(上午或下午),斜射的太阳光线反射后易与树冠中其他叶片发生二...     

基于测树枪的林火行为参数精准观测研究

利用手持式测树枪测角、测距功能,根据三角函数和相关数学模型计算提出林火蔓延距离和速度、火焰长度、火场周边长、过火面积等林火行为参数的精准观测方法,实现了林火行为参数观测数字化、内外业一体化。在试验区开展精度验证,结果证明:双站测树枪观测林火蔓延距离的精度为99.28%,火场周边长测量精度为99.29%,过火面积测量精度为98.26%,测树枪的观测精度满足林火观测要求。     

森林燃烧中的火焰特征研究进展

阐述火焰的概念,从火焰高度与长度、火焰颜色与温度、火焰热辐射与结构、火焰传播与火焰淬熄等方面对火焰特征进行综述。可利用火焰燃烧频率判断森林火灾是否发生,利用森林可燃物燃烧的火焰颜色进行火焰区域分割、提取并进行识别。影响森林燃烧火焰的主要因素是森林可燃物,其结构与组成等特征直接决定了燃烧蔓延及火焰特征。未来将聚焦森林燃烧火焰结构识别与特征提取。森林抚育能调整林分密度,优化林分结构,调控可燃物,提高森林抵御火灾能力。     

基于幂律分布的森林燃烧生物量卫星遥感估测方法

【目的】利用长时间序列卫星遥感数据产品按森林类型建立大区域燃烧生物量估测模型,并按年生成不同森林类型的燃烧生物量,为我国年林火碳排放估测提供一种新的技术手段。【方法】采用覆盖我国陆地区域的2001—2014年MODIS火产品数据(MOD14A2),按3种森林类型分析该数据产品中的火灾辐射率(FRP)分布特性,并按森林类型构建基于幂律分布的燃烧生物量估测模型,对我国2001—2014年各年林火消耗的森林生物总量进行估测;利用对数形式的概率分布函数线性回归拟合方法求解模型幂参数m;选取每年10场左右的典型森林火灾建立回归方程,修正每年的火灾持续时间d,并以年为单位估测我国不同森林类型因燃烧消耗掉的生物量;同时,利用林火排放物计算模型结合MODIS火烧迹地数据集(MCD45A1),对估测的燃烧生物量进行对比分析。【结果】阔叶林、针叶林和灌木林的FRP数据均呈幂律分布规律,在2001—2014年14年中,林火导致全国的阔叶林年消耗总生物量在0.94~1.37 Mt之间、针叶林在0.80~1.92 Mt之间、灌木林在0.37~0.53 Mt之间。通过与林火排放物计算模型对比分析发现,这2种方法的估测结果在某些年份差异显著,甚至林火排放物计算模型估测的某些年份森林燃烧生物量超过本文研究方法估测的14年总结果。相比国家统计局公布的森林火灾发生次数和森林过火面积,本文研究方法估测的结果和年际变化更符合我国森林火灾发生规律。【结论】基于长时间序列的MODIS火产品数据表明,我国阔叶林、针叶林和灌木林燃烧释放的能量具有幂律分布特性;基于该分布特性,构建按森林类型估测全国森林因燃烧消耗的年森林生物总量模型,并估测出逐年森林因燃烧消耗的森林生物总量,通过与林火排放物计算模型估测的全国同年林火消耗掉的森林生物总量进行对比,该方法比林火排放物计算模型的估测结果更准确。     

生物防火工程抗林火测试总结报告

以生土带防火线和生物防火林带组成的生物防火工程,用以阻止和阻隔地表火蔓延和林冠火(飞火)的飞窜入侵,生物防火林带经7年管护后,平均树高4.45m,郁闭度0.90时,实地抗林火测试表明,以木荷为主体的防火林带在生土带的共同作用下,具有较好的阻隔林火功能。参试木荷受损率6.67%～13.39%且无重度受损。     

用摄影法测定火灾的动态——象片上目标影象可用于按比例绘制火灾面积图

<正> 火焰高度、蔓延速度、强度和燃料消耗是森林火灾的重要特征,但它们常常是很难测定。当火头前进时,拍摄一系列象片可以记录下来火灾的活动情况,供以后的计算。本文介绍了一种测定火焰高度和火灾蔓延速度的摄影测量方法。Byram给火灾边缘辐射强度Ⅰ定义:每单位火灾边缘长度释放的能量,并提出以下公     

内蒙古大兴安岭北部原始林区森林火灾应急资源储备与调度研究

【目的】为更好地开展原始林区森林灭火工作,保护内蒙古大兴安岭北部原始林区森林生态资源。【方法】对内蒙古大兴安岭重点国有林管理局下辖的22个林业局,3个自然保护区的应急资源储备情况进行了整理,同时对北部原始林区森林火灾发生的时间规律和空间规律分别进行了分析,在此基础上采用ArcGIS软件,对内蒙古大兴安岭重点国有林管理局森林火灾应急资源的空间分布状况与内蒙古大兴安岭北部原始林区近5年森林火灾发生的空间分布状况进行了叠加分析,依据叠加分析的结果对内蒙古大兴安岭重点国有林管理局森林火灾应急资源空间分布的合理性进行了评判。【结果】叠加分析结果显示,目前内蒙古大兴安岭北部原始林区周边林业局森林火灾应急资源空间配置存在区域集聚以及北部原始林区附近应急资源配置不足等不合理问题。在对内蒙古大兴安岭重点国有林管理局森林火灾应急资源储备情况整理分析的基础上,创新性地提出了以应急物流系统所需时间最少和费用最小为目标进行优化的森林火灾应急资源分配模型。【结论】最后通过实例证明,该模型可以优化森林火灾应急物流系统中资源配置体系,为应急资源的合理调配提供了指导,对于实现科学决策指挥,保护北部原始林区森林生态资源具有一定的现实意义。     

基于随机森林模型的交界域火灾风险分析

【目的】城镇森林交界域火灾频繁发生,使民生经济遭受严重危害。使用随机森林模型对省域内的城镇森林交界域火灾风险与影响因子的关系进行空间建模,探究随机森林模型在拟合、解释交界域火灾风险方面的优势,并与森林火灾风险的影响因子对比,为进一步评估城镇森林交界域火险提供依据。【方法】研究基于安徽省2002—2011年火灾历史数据,采用气候、地理环境、人类活动、社会经济等方面的9个因子作为自变量,月均火灾密度作为因变量。使用特征选择方法得到模型内不同自变量的贡献度、统计特征以及内部模型的平均表现,选择出进入最后模型中的自变量;使用随机森林模型对城镇森林交界域火灾风险进行解释,分析影响城镇森林交界域火灾风险和森林火灾风险的重要因子。【结果】关键自变量对城镇森林交界域火灾风险的影响程度大小排序依次为:道路线密度、铁路线密度、月均最高温度、归一化植被指数、人口密度以及海拔;对森林火灾风险则为:月均最高温度、归一化植被指数、道路线密度、铁路线密度、人口密度以及海拔;经过训练与计算发现随机森林模型在5个子模型的训练集与测试集的表现基本一致,拟合值与实际值的简单相关系数均达0.90以上,可见随机森林模型对交界域火灾风险和森林火灾风险表现出显著的解释能力;此外,随机森林模型在总体数据集上进行了拟合,得到城镇森林交界域火灾风险的拟合值与实际值的相关性为0.997,森林火灾风险的拟合值与实际值的相关性为0.996,表明了随机森林模型具备极强的火灾风险拟合性能。【结论】影响城镇森林交界域火灾发生的最重要自变量是道路和铁路线密度,而对森林火灾则是月均最高温度与归一化植被指数,可见城镇森林交界域火灾发生人类活动因素密切相关。随机森林算法对城镇森林交界域火灾风险和森林火灾风险都能表现出稳健的和非常准确的拟合能力,是一个非常有用的工具。     

基于无线传感器网络的森林火灾监测系统火焰探测模块设计

以基于无线传感器网络的森林火灾监测系统的火焰探测模块为研究对象,在对火灾发生时热辐射的光学特性进行分析的基础上,对基于无线传感器网络的森林火灾监测系统火焰探测模块的设计进行阐述。该火焰探测模块硬件主要包括光学系统、红外传感器、放大系统及滤波系统,实现对火灾信号的采集及处理;软件上主要实现数字滤波以及火灾识别的功能。     

南方8种森林地表死可燃物在平地无风时的燃烧蔓延速率与预测模型

【目的】研究Rothermel林火蔓延速率预测模型及另外2种以Rothermel模型为核心的蔓延速率预测模型对南方8种典型森林地表死可燃物的适用性,为林火蔓延速率预测提供理论支撑和指导。【方法】以南方地区8种典型速率地表死可燃物为对象,根据研究对象的野外实际条件,在东北林业大学帽儿山实验林场风洞实验室内,构建不同可燃物床层含水率、载量及高度的可燃物床层,每种可燃物在平地无风条件下进行36次点烧试验,共288次点烧,记录每种可燃物类型不同配比条件下的蔓延速率。通过直接使用Rothermel模型、重新估计Rothermel模型参数、对Rothermel模型形式改进后自建模型的对比,得到最合适的预测模型。【结果】 1)平地无风条件下,南方8种典型森林地表死可燃物床层最大蔓延速率为0.55 m ·min -1 ,平均蔓延速率由大到小依次为:华山松、云南松、毛竹、柳杉、杉木、马尾松、麻栎及青冈栎。2)直接使用Rothermel模型预测的林火蔓延速率误差较大,平均绝对误差为0.18 m ·min -1 ,平均相对误差为70.0%。3)重新估计参数后的Rothermel模型及自建模型,预测的可燃物蔓延速率精度显著提高,平均绝对误差分别为0.04、0.037 m ·min -1 ,平均相对误差分别<18%、16.45%。4)重新估计参数的Rothermel模型与自建模型的预测误差的差异不显著,其中自建模型的预测值与实测值的 R 2 变化在0.71~0.90,平均为0.80。【结论】对南方8种典型森林的地表死可燃物类型,在平地无风条件下,重新估计参数的Rothermel模型及自建模型的预测精度相近,但自建模型可能更简单易用,可预测平地无风条件下可燃物地表火蔓延速率。     

喀纳斯泰加林群落与环境和火干扰因子的关系

【目的】划分森林群落类型,定量分析森林群落形成与其环境因子和火干扰因子之间的关系,为新疆喀纳斯泰加林群落物种多样性保护与森林可持续经营提供科学依据。【方法】以新疆喀纳斯泰加林火成演替森林群落为研究对象,基于149个森林群落样地及其火干扰发生时间和火烈度的调查,采用双向指示种分析(two-way indicator species analysis,TWINSPAN)方法对喀纳斯国家自然保护区科学实验区处于不同演替阶段的森林群落进行群落类型划分,并采用冗余分析(redundancy analysis,RDA)方法通过对其森林群落进行排序,分析森林群落形成与环境因子和火干扰因子的关系,定量分离环境因子、火干扰因子及其二者的交互作用对森林群落形成的影响。【结果】 1)TWINSPAN将149个森林群落调查样地划分为16种森林群落类型;2)RDA排序结果较好地反映了喀纳斯泰加林群落形成与环境因子和火干扰因子之间的关系,环境因子中的海拔、坡位、坡度、坡向、土壤有机质和全钾含量对森林群落的形成起较大的作用,其中海拔、坡位、坡度和坡向与RDA第1排序轴存在极显著相关性( P <0.01),土壤有机质和全钾含量与RDA第1排序轴存在显著相关性( P <0.05);火干扰因子中的火烈度对森林群落形成也起较大的作用,火烈度与RDA第2排序轴存在极显著相关性( P <0.01);3)因子分离显示,在影响喀纳斯泰加林群落形成的因素中,环境因子解释的部分占21.96%,火干扰因子解释的部分占1.80%,二者交互作用解释的部分占49.82%,未能解释的部分占26.42%。【结论】喀纳斯国家自然保护区科学实验区有16种森林群落类型,其森林群落形成受环境因子和火干扰因子的共同控制,并且二者的交互作用尤为突出。火干扰是新疆喀纳斯泰加林群落物种多样性保护与森林可持续经营不可或缺的重要因素。     

生物防火林带技术的科学基础和发展前景

生物防火林带技术是将特定常绿阔叶树种呈带状密植到易燃的植物群落中,用以预防和阻隔地表火及树冠火蔓延。研究表明,生物防火林带的防隔火功能不只是来自于植物叶片间可燃性的差异,更多源于常绿阔叶树的树冠结构以及相对密植构成的独特林分。通过抑制带内地表可燃物的生长,实现对地表火的阻隔;在遭受树冠火袭击时,以其树冠较弱的可燃性和分层特性消减火势(强度),降低火蔓延过程中热量输运的效率,使火蔓延自动终止。与传统的防火隔离带(生土带)相比,该项技术在阻挡火焰辐射、飞火以及保持水土和生态维护等方面拥有绝对优势。由于缺乏对其抵抗树冠火规模的量化认识,也没有建立起量化的技术性能指标以及细化的实施规范,生物防火林带技术仍处于经验型阶段。对该项技术的进一步发展与完善,不仅可以确保其在森林防火分隔实践中的应用效果,还可以在森林和城镇结合部等火灾多发地域发挥更大的作用。     

灌木林火灾研究综述

灌木林是森林与灌丛之间的中间类型,灌木林火后再生恢复能力强、繁殖快,且具有一定的抗火灾能力,灌木林火灾具有火势较均匀、发展较稳定、热释放较平稳等特性。综述了灌木林火灾研究方法,包括遥感监测法、损失评估法和实验室分析测定法;灌木林主要着火特性与可燃物含水率、可燃物载量、火强度、灰分含量相关。运用新仪器新装备新方法研究灌木林火灾特性,将为灌木林防火提供更为科学的理论依据。     

Study on Effect of Schima superba Fuelbreak

Schima superba is a pioneer species for forestation inwildland in tropical and subtropical zones. It can growwell in arid and barren sites and has a strong power ofsprouting from stools. The species has been widelyused for fuelbreak in southern China. In China thefuelbreak is often created by planting broadleaf treesalong the ridge, which is different from the conceptdiscussed in some papers (Agee, et al, 2000; Green,1977; Omi, 1996). In these studies, the shaded fuelbreakwas created by alte…     

Ignition Models of Thermal Thin Material in Constant Heat Flux

The influence law of ammonium polyphosphate(APP) and coupling agents on the mechanical properties and flame retardant properties of wood powder/PE composites were studied by mechanical test and limited oxygen index(LOI) test. The experimental results show that the LOI of composites increased from 18.7%to 26.5%when the content of APP flame retardant was 30%,however the mechanical properties decreased.The maleic anhydride graft PP,titanate and silane coupling agent were used to improve mechanical properties of composites and it was implied that titanate and silane coupling agent can improve the mechanical properties of composites obviously.The limited oxygen index of wood powder/PE composites reached 27.5% when the content of titanate was 2%. Thermogravimetric analysis(TGA) shows that APP promoted charring and increased the amounts of char,thus protecting the inner matrix and increased the amount of residual char at higher temperature. The titanate coupling agent further increased the charring formed and strengthened the thermal stability,so obviously increased the flame retardant of composites.